\begin{eqnarray*} \left\{ \begin{array}{l} \alpha&=\frac{{{v}^{4}}+15 {{v}^{2}}-9 v+36}{18}\\ \beta&=-\frac{{{v}^{4}}+15 {{v}^{2}}+36}{9}\\ \gamma&=\frac{{{v}^{4}}+15 {{v}^{2}}+9 v+36}{18}\\ \end{array} \right. \end{eqnarray*}
\begin{align*} v_{1}&=v & v_{2}&=\frac{-v^4}{6}-\frac{5v^2}{2}+\frac{v}{2}-6\\ v_{3}&=\frac{v^4}{6}+\frac{5v^2}{2}+\frac{v}{2}+6 & v_{4}&=\frac{v^4}{6}+\frac{5v^2}{2}-\frac{v}{2}+6\\ v_{5}&=-\frac{v^4}{6}-\frac{5v^2}{2}-\frac{v}{2}-6 & v_{6}&=-v \end{align*}
\begin{align*} &g_0(v_i)=0 \quad for \ (i=1,2,..,6) \\ &\qquad \qquad \Downarrow\ \\ &S_3: Galois \ group \ of \ f(x) \\ &\qquad composition \ series \ S_3 \rhd A_3 \rhd \{e\} \end{align*}
\[ g_{1}(x)=x^3+9x+a_{1} \in F_{1}[x] \]
\[\quad g_1(x):minimal \ polynomial \ of \ v \ on \ F_1=F_0(a_1)\\ \quad Here \ \ B_1=a_{1}^2 +135=0 \]
\[g_{2}(x)=x+{{a}_{2}^{2}}\, \left( -\frac{\omega }{3}+\frac{{a_1}}{18}-\frac{1}{6}\right) +{a_2} \in F_{2}[x]\]
\[ \quad g_2(x):minimal \ polynomial \ of \ v \ on \ F_2=F_0(a_1,a_2)\\ \quad Here \quad B_2=a_2^3-\frac{6 \omega +{a_1}+3}{2}=0, \ \Omega=\omega^2+\omega+1=0 \]
\begin{align*} v=&\frac{{{a}_{2}^{2}} \omega }{3}-\frac{{a_1} {{a}_{2}^{2}}}{18}+\frac{{{a}_{2}^{2}}}{6}-{a_2} \\ \\ \alpha=&-\frac{{a_1} \left( {{a}_{2}^{2}} \omega -{{a}_{2}^{2}}\right) +\left( 9 {{a}_{2}^{2}}-18 {a_2}\right) \omega +9 {{a}_{2}^{2}}-36 {a_2}}{54}\\ \beta=&\frac{{a_1} \left( 2 {{a}_{2}^{2}} \omega +{{a}_{2}^{2}}\right) -36 {a_2} \omega +9 {{a}_{2}^{2}}-18 {a_2}}{54}\\ \gamma=&-\frac{{a_1} \left( {{a}_{2}^{2}} \omega +2 {{a}_{2}^{2}}\right) +\left( -9 {{a}_{2}^{2}}-18 {a_2}\right) \omega +18 {a_2}}{54}\\ \\ Here &\quad B_1=a_{1}^2 +135=0,\\ &B_2=a_2^3-\frac{6 \omega +{a_1}+3}{2}=0, \\ &\Omega=\omega^2+\omega+1=0 \end{align*}
(覚書:冪根の実態は?)\begin{align} \setCounter{0} g_0(x)=&x^6+18x^4+81x^2+135 \notag \\ v_2(v)=&-\frac{{{v}^{4}}}{6}-\frac{5 {{v}^{2}}}{2}+\frac{v}{2}-6 \notag \\ \notag \\ g_0(v_2(v))=& \ g_0 \left(-\frac{{{v}^{4}}}{6}-\frac{5 {{v}^{2}}}{2}+\frac{v}{2}-6 \right) \notag \\ \notag \\ =&{{\left( -\frac{{{v}^{4}}}{6}-\frac{5 {{v}^{2}}}{2}+\frac{v}{2}-6\right) }^{6}} +18 {{\left( -\frac{{{v}^{4}}}{6}-\frac{5 {{v}^{2}}}{2}+\frac{v}{2}-6\right) }^{4}} \notag \\ &+81 {{\left( -\frac{{{v}^{4}}}{6}-\frac{5 {{v}^{2}}}{2}+\frac{v}{2}-6\right) }^{2}}+135 \\ \notag \\ =& \ v^{24}/46656+(5v^{22})/2592-v^{21}/2592+(133v^{20})/1728 \notag \\ &-(25v^{19})/864+(115v^{18})/64-(15v^{17})/16 \notag \\ &+(1747v^{16})/64-(3715v^{15})/216+(4545v^{14})/16 \notag \\ &-(6307v^{13})/32+(99701v^{12})/48-(47105v^{11})/32 \notag \\ &+(689273v^{10})/64-(232887v^9)/32+(2522151v^8)/64 \notag \\ &-(758583v^7)/32+(6375097v^6)/64-(393201v^5)/8 \notag \\ &+(1326249v^4)/8-(118233v^3)/2+(655209v^2)/4 \notag \\ &-31590v+73035 \\ \notag \\ =& \ g_0(v) \cdot (v^{18}+72v^{16}-18v^{15}+2214v^{14}-1026v^{13} \notag \\ &+38016v^{12}-23814v^{11}+400221v^{10}-288252v^9 \notag \\ &+2671056v^8-1939626v^7+11280303v^6-7202520v^5 \notag \\ &+29049192v^4-13880160v^3+41465520v^2 \notag \\ &-10917504v+25240896)/46656\\ \notag \\ =& \ 0 \qquad( \ \because \ g_0(v)=0 \ ) \end{align}
\begin{align} g_0(v_i(v))=0 \quad [ \ i=1,2,...,6 \ ] \end{align}
・(1),(2),(4)より言える事
原始元\(v\) の最小多項式 \(g_0(x)\) は重根を持たないので、\(F_0(v)\) は \(F_0\)の
分離拡大である。従って単拡大である。
・(3)より言える事
\(v\) の共役根 \(\ [v_1,v_2,..,v_6 \ ]\) は、\(v\) の多項式として表現
されているので、
\(v_i\) は全て \(F_0(v)\) に属する。従って
\(F_0(v)\) は、 \(F_0\) の正規拡大である。
更に\([\alpha,\beta\,\gamma]\) は \(v\) の多項式として表現できるので、
\(f(x)\)は\(F_0(v)\)の中で
\(f(x)=(x-\alpha(v)) \cdot (x-\beta(v)) \cdot (x-\gamma(v))\)
と一次式の積として分解されるので、\(F_0(v)\) は \(f(x)\) の最小分解体である。
以上まとめると、\(F_0(v)\) は、分離拡大かつ正規拡大なので、
「 \(F_0(v)\) は \(F_0\) のガロア拡大である。」
「 \(F_0(v)\) は \(f(x)\) の最小分解体である。」
と言えます。
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